Page 67 - 《橡塑技术与装备》2022年3期
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理论与研究 边洋震 等·POLYFLOW 在高分子成型加工中的应用研究进展
以用 POLYFLOW 来分析不同工艺条件下制品挤出成 应用于塑料微管挤出可以解决传统塑料微管挤出时存
型的各种参数，如制品的最终形状、口模处的压力变 在的挤出变形、挤出胀大和熔体破裂等问题的机理 ：
化等，由此来确定最佳工艺条件。 利用气辅技术在口模和熔体之间形成缝隙 - 气垫膜
（2）逆向分析 ：与正向分析过程相反，是根据已 层，使熔体在口模出口时没有产生径向流速和多余压
知的制品形状，运用 POLYFLOW 的逆向分析功能来 力降，使挤出的塑料管尺寸更加均匀、壁厚更薄，并
设计口模。优点是不依赖经验口模并直接给出口模形 通过实验验证气辅技术确实可以解决上述问题 ；刘同
状，但仍然需要正向分析来检验和优化。 科 [8] 等基于 POLYFLOW，模拟气液两相流共挤出，
挤出成型是高分子成型加工过程中重要的工艺 分析了内气垫层气体在离开口模后进入微管腔内的流
之一。在挤出成型过程中存在不稳定现象，并且在 动情况，研究了其对微管挤出成型的影响，得出内气
异型材挤出设备中存在复杂功能块部位的尺寸超差 垫层气体对微管成型有较大影响，并揭露了其机理 ：
问题 [3] 和高 分子材 料挤 出胀大 导致的 尺寸不 一等 问 在挤出口模前内气垫层气体会对微管产生挤压作用使
题，因此需要优化挤出参数和预测挤出形状，利用 微管管壁变薄，挤出口模后内气垫层气体在微管内流
POLYFLOW 可以有效地分析和解决上述难题。 动与 外 界形 成压 差 导致 微管 变 形 ；肖 建华 [9] 等运 用
张振 [3] 等以 POLYFLOW 为平台运用有限元数 POLYFLOW 结合渐变法，研究在不同压力下微通道
值计算方法对固定功能块进行数值模拟分析，结合 塑料薄膜（MCF）挤出时表面形状和尺寸的变化，揭
挤出模头设计制造的实践给出了流道结构合理设计 示了 MCF 离开口模后在牵引力的作用下微管截面由
的数值方法，构造形状复杂功能块的流道模头以保 圆形变成椭圆的机理 ；傅志红 [10] 等用 POLYFLOW 结
证整 个 挤出 模头 出 口平 均流 速 一致 ；赵峰 [4] 等应 用 合实验研究了注气压力对微管挤出成型的影响，通过
POLYFLOW 对塑木墙板大截面异型材挤出机头流道 位置矢量图和速度分布图得出注气压力过小则注汽效
进行仿真设计，获得了熔体在流道中的流动状况，通 果不明显，注气压力过大则会影响熔体挤出的流动状
过分析速度云图和压力云图并结合正交实验法，得到 态，通过压力云图确定了合理的注气压力范围。黄兴
优化的流道结构，从而减少修模次数，提高设计效率； 等运用 POLYFLOW 模拟柔性矩形微管（RMT）的微
甘学辉 [5] 等基于 POLYFLOW 研究十字形纤维在熔融 挤出过程 [11] ，为研究微米尺度的通道由毫米尺度的模
纺丝过程中的变形，获得距离喷丝孔长度对熔体速度 具形成的机理和新理论模型提供了直观的参数 ；同时
和细流截面形状的影响规律，基于这个变化规律并结 对 RMT 挤出过程中工艺参数和口模结构 [12] 对其长宽
合逆向分析，优化设计结构来减小挤出胀大的影响 ； 比的影响，建立了数学关系，并以此对芯模几何形状
张磊 [6] 等运用 POLYFLOW 对高熔指聚丙烯在同向双 进行优化以获得尽可能大的长宽比。刘君峰 [13] 等运用
螺杆挤出机的机头中的流动情况进行分析，获取相应 POLYFLOW 模拟分析了 MCF 在挤出过程中微通道的
的压力场、速度场、剪切速率场和黏度场，并以此改 变形机理，如图 2，通过分析各参数对微通道的横截
进机头结构，使得物料流动均匀，各模孔均匀出条。 面形状的影响，利用分通道独立注气提升微通道尺寸
POLYFLOW 在微管分析和设计中相较其他软件 均一性。
更占优势。任重 [7] 等应用 POLYFLOW 揭露气辅技术
图 2 MCF 模拟图 [13]
年
2022 第 48 卷 ·17·
